Trudno dziś sobie wyobrazić życie bez elektronicznych urządzeń i gadżetów, które ułatwiają i umilają nasze życie. Jednak ich działanie nie byłoby możliwe bez tranzystorów, których wynalezienie uważa się za początek rewolucji elektronicznej w dwudziestym wieku. Warto zatem poznać te urządzenia.

Czym jest tranzystor i jak jest zbudowany?

Tranzystor to element elektroniczny, zaopatrzony w trzy lub rzadziej cztery wyprowadzenia (elektrody), w którym następuje wzmacnianie sygnałów elektrycznych. W dwóch wyprowadzeniach tranzystora przepływa prąd, zaś trzeci służy do sterowania tym przepływem z użyciem relatywnie słabego prądu.

Współczesne tranzystory wykonywane są z krzemu, rzadziej z germanu. Zazwyczaj umieszcza się je w obudowach, które mogą różnić się w zależności od parametrów i przeznaczenia tranzystora. Różne mogą być też umieszczane w wyglądających tak samo obudowach tranzystory. Dlatego wybierając odpowiedni do potrzeb tranzystor, należy zwrócić uwagę zarówno na symbol tranzystora, jak i symbol jego obudowy. Producenci tranzystorów na ich niewielkich obudowach umieszczają z reguły kod produktu, na podstawie którego sprawdza się parametry w katalogu.

Klasyfikacja tranzystorów

Wyróżnia się tranzystory bipolarne (iniekcyjne) i polowe (unipolarne). W tych pierwszych prąd przepływa przez złącza półprzewodnika o różnym charakterze przewodnictwa (n i p). Tranzystor bipolarny składa się z trzech warstw półprzewodnika o typie przewodnictwa odpowiednio NPN lub PNP (o nazwach emiter – E, baza – B i kolektor – C). Charakteryzuje się tym, że niewielki prąd płynący pomiędzy dwiema jego elektrodami (bazą i emiterem) steruje większym prądem płynącym między innymi elektrodami (kolektorem i emiterem).

W tranzystorach polowych sterowanie przepływem prądu odbywa się za pomocą pola elektrycznego. Zasadniczą częścią takiego tranzystora jest kryształ półprzewodnika, zaopatrzony w dwie elektrody oznaczone symbolami S i D, pomiędzy którymi tworzy się tzw. kanał, w którym płynie prąd. Wzdłuż niego zainstalowana jest trzecia elektroda nazywana bramką (oznaczona literą G), która po przyłożeniu do niej napięcia wytwarza pole elektryczne wpływające na zmianę przewodności w kanale i przepływ przez nią prądu. Ze względu na swoją budowę i znikomy prąd bramki, niezbędny do inicjacji procesu, tranzystory polowe charakteryzują się bardzo dużą rezystancją wejściową i dużą transkonduktancją. W tranzystorach polowych czasami stosowana jest czwarta elektroda, którą wykorzystuje się do odpowiedniej polaryzacji podłoża.

W zależności od technologii wykonania tranzystory polowe dzieli się na grupy. Jedną z nich są trójelektrodowe tranzystory złączowe (JFET, Junction FET), w których bramka jest połączona z obszarem kanału. Wśród nich wyróżnia się dodatkowo tranzystory ze złączem p-n (PNFET) i tranzystory MESFET (MEtal-Semiconductor FET) ze złączem metal–półprzewodnik. Kolejną grupą tranzystorów polowych są te z izolowaną bramką (IGFET), wśród których najszerzej stosowane są tranzystory MOSFET. Ponadto istnieją są inne rodzaje tranzystorów, np. jednozłączowe lub IGBT.

Zastosowanie tranzystorów

Tranzystory mają bardzo szerokie zastosowanie. Dzięki temu, że posiadają właściwości wzmacniające sygnał, często stosowane są w różnego rodzaju wzmacniaczach, a także w innych układach elektronicznych: stabilizatorach, generatorach, kluczach elektronicznych, lustrach prądowych itp. Jako elementy składowe układów scalonych wykorzystuje się je w komputerach, telefonach i w innej elektronice użytkowej.